顶部驱动钻井装置的改进方向

在当今竞争激烈的陆上和海上钻井市场，无论是钻水平井还是钻直井，提高效率和降低单井成本都是作业者最优先考虑的问题。而钻井公司和承包商们主要考虑的是降低设备维护费，购置成本及高机动性和降低单井成本。顶部驱动钻井系统从1982年问世以来，世界范围内的使用数字逐年增加。顶部驱动钻井系统也日益得到完善和改进，但各陆上与海上用户在使用过程中，也发现这种新式装备存在一些问题。当介绍到顶部驱动钻井装置的诸多优越性以及由此引起的相关技术的进步时，也很有必要对其缺点加以评论。顶部驱动钻井装置的缺点是：

1．管理不善停机

如果不能很好的加以管理，顶部驱动钻井装置将会造成停机。据美国Varco公司与Sedco Forex公司调查，发现在1995年前的相当一段时期内，顶部驱动钻井装置电路故障占其停机修理的42％，而机械故障占其停机修理的58％。

2．切断钻井钢丝绳

    以TDS-3型顶部驱动钻井系统为例，用它钻井总重量为21216kg，其中包括游动滑车和水龙头，这些附加的重量相对于传统的方钻杆—转盘系统来说，增加了切断钻井钢丝绳的频率。

    3．旋转水龙带

    由于顶部驱动钻井系统和井架工作台的放置位置，水龙带必须放下来后再下套管．虽然顶部驱动钻井系统能很好的控制井喷，但当使用钢丝绳和循环冲洗头进行下套管操作时，取放水龙带会消耗大量时间。

    4．裸眼井中钢绳作业

    由于在钻杆吊卡和导向喇叭口之间只有0.9～1.2m的间隙，故不可能安装一个安全球阀和接头泵，也不可能用上下往复运动的吊卡去锁扣钻杆。同时，这也会带来安全球阀和钢丝绳之间的密封问题，故用一个钢丝绳斜向连接机构来解决钢丝绳工作时的问题，但它却增加了钻井安装拆卸时间。，

    5．海上作业飓风疏散

    一个不利的维护方面就是井架上的钻杆必须在飓风中疏散。如果那些钻杆在下套管时不能事先坐定，则必须将其放下去。用顶部驱动钻井系统下放作业与方钻杆—转盘系统大体上相同，两者之间唯一的差别就是用方钻杆一转盘系统时在裸眼井中其进尺数决不会超过2m钻杆，而顶部驱动钻井系统在裸眼井中随时都可保持预期的进尺数。举例来说，井架上包括1219 m套管和5486 m钻杆需要12到14个小时才能全部被放下来。

因此，顶部驱动钻井装置在实践中仍有继续改进的必要，其方向为：

1）顶部驱动钻井装置目前还不能实现自动钻井，它只实现了钻机的局部自动化，还没有将司钻从刹把前解放出来。如能将顶部驱动钻井装置与盘式刹车自动控钻压、控制动力水龙头转速等等参数结合起来，实现司钻盼望的自动送钻等，必将使钻机自动化跃上一个新的台阶。

2）顶部驱动钻井装置自身重量大，减小了游动系统的有效起升重量，增大了钢绳、轴承等机件的磨损甚至破坏率，因此必然引起其他机件设计、制造、材料等方面的改进。

3）由于使用顶部驱动钻井装置，装置有了重大改变，方式中将出现新问题，如上所述，例如下套管水龙带必须先放下来会消耗大量时间；又如在海洋平台上下套管时若刮起飓风，就必须将它们放下去，需立根疏散时间。因此有必要研制与顶部驱动钻井装置配套的机械手装置。

4）顶部驱动钻井装置要向结构简化、重量减轻、尺寸减小的方向再加以改进，才能满足修井机、轻型钻机改装的要求，才能寻求到更广阔的市场。